环形电极提高带正电的218Po收集效率的测量腔及方法与流程

本发明涉及核辐射探测技术，特别是一种采用环形电极来有效提高静电收集法测氡仪对带正电的²¹⁸po收集效率的测量腔及测量方法。

背景技术：

环境中的氡（²²²rn）是人类所受天然辐射的主要来源。基于不同测量原理的氡测量方法和仪器有多种，其中静电收集法测氡仪由于其自动化程度高，具有能谱分辨能力排出²²⁰rn的干扰而得到了广泛的应用。所谓静电收集法就是具有一个测量腔，测量腔一般是半球型或圆柱型，测量腔的上部有一个半导体探测器，在测量腔壁和半导体探测器之间加上高电压，形成静电场。氡被滤除子体后随环境中的空气被泵入测量腔，在测量腔内继续衰变，产生带正电的²¹⁸po，带正电的²¹⁸po将在静电场的作用下被收集到半导体探测器的表面。收集过程中，带正电的²¹⁸po与空气中的分子、离子碰撞，如果与带负电的oh^-离子碰撞就有可能复合成电中性的粒子，不能被静电场收集到半导体探测器的表面，使得收集效率降低。目前的理论仿真和实验都表明：这类测量腔的半导体探测器表面附近的电场强度非常大，而在测量腔内表面附近的电场强度较小。这就导致测量腔内表面附近的氡衰变产生的带正电的²¹⁸po在静电场作用下的漂移速度较小，收集时间较长，在收集过程中与带负电的oh^-离子复合概率较大，使得带正电的²¹⁸po被静电场收集到探测器表面的效率不高，测氡仪的探测灵敏度较低。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种采用环形电极来有效提高静电收集法测氡仪对带正电的²¹⁸po收集效率的测量腔及测量方法。

本发明的技术方案是：环形电极提高带正电的²¹⁸po收集效率的测量腔，包括腔体、绝缘端盖、半导体探测器及第一环形电极。

腔体的内壁为导电层，导电层的内径为d2，其壁板上设有出气管及进气管，腔体内腔高度为6-25厘米。

半导体探测器安装在绝缘端盖上的中心部位，半导体探测器探头的直径为d1，第一环形电极安装在绝缘端盖下部，第一环形电极的内圈大于d1，第一环形电极的外圈小于d2，第一环形电极上的接线柱穿过绝缘端盖暴露在绝缘端盖的上部。

端盖通过螺钉固定在腔体的开口端。

采用上述测量腔提高静电场对带正电的²¹⁸po的收集效率的方法如下：

a、将腔体上的进气管与氡室连接，半导体探测器、腔体内壁的导电层及第一环形电极上的接线柱分别通过导线与高压模块连接，采样泵与腔体上的出气管连接，开启采样泵，引入氡室的空气，使得腔体内的氡浓度与氡室内相同。

b、通过高压模块调节腔体内导电层与半导体探测器之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的²¹⁸po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层与半导体探测器之间电压。

c、通过高压模块调节腔体内导电层与第一环形电极表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的²¹⁸po衰变计数率，当计数率达到最大值时，停止调节导电层与第一环形电极表面之间电压。

通过上述方法提高静电场对带正电的²¹⁸po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器测量得到的²¹⁸po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。

本发明进一步的技术方案是：在绝缘端盖上，围绕着第一环形电极，增设有复数个环形电极，在相邻两个环形电极之间，里面一个环形电极的外圈小于外面一个环形电极的内圈，最外面一个环形电极的外圈小于d2。

采用上述测量腔提高静电场对带正电的²¹⁸po的收集效率的方法如下：

a、将腔体上的进气管与氡室连接，半导体探测器、腔体内壁的导电层及各环形电极上的接线柱分别通过导线与高压模块连接，采样泵与腔体上的出气管连接，开启采样泵，引入氡室的空气，使得腔体内的氡浓度与氡室内相同。

b、通过高压模块调节腔体内导电层与半导体探测器之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的²¹⁸po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层与半导体探测器之间电压。

c、通过高压模块依次分别调节腔体内导电层和各环形电极表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的²¹⁸po衰变计数率，当计数率达到最大值后，停止调节导电层与各环形电极表面之间电压。

通过上述方法能进一步提高静电场对带正电的²¹⁸po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器测量得到的²¹⁸po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

本发明提供的测量腔结构简单，通过采用环形电极优化测量腔内电场的分布来提高静电收集法测氡仪对带正电的²¹⁸po收集效率，提高测氡仪的探测灵敏度。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为设有一个环形电极的测量腔结构示意图；

附图2为附图1的a-a剖视图；

附图3为测量过程系统示意图；

附图4为附图3的b-b剖视图；

附图5为设有三个环形电极的测量腔结构示意图。

具体实施方式

实施例一、环形电极提高带正电的²¹⁸po收集效率的测量腔，包括腔体1、绝缘端盖2、半导体探测器3及第一环形电极4。

腔体1的内壁为导电层1-3，导电层1-3的内径为d2，其壁板上设有出气管1-1及进气管1-2，腔体1内腔高度为6厘米。

半导体探测器3安装在绝缘端盖2上的中心部位，半导体探测器3探头3-1的直径为d1，第一环形电极4安装在绝缘端盖2下部，第一环形电极4的内圈大于d1，第一环形电极4的外圈小于d2，第一环形电极4上的接线柱4-1穿过绝缘端盖2暴露在绝缘端盖2的上部。

端盖2通过螺钉固定在腔体1的开口端。

实施例二、本实施例与实施例一相比，不同的是：腔体1内腔高度为15厘米。

实施例三、本实施例与实施例一相比，不同的是：腔体1内腔高度为25厘米。

采用实施例一、实施例二及实施例三所述的测量腔提高静电场对带正电的²¹⁸po的收集效率的方法如下：

a、将腔体1上的进气管1-2与氡室连接，半导体探测器3、腔体内壁的导电层1-3及第一环形电极4上的接线柱4-1分别通过导线与高压模块6连接，采样泵5与腔体1上的出气管1-1连接，开启采样泵5，引入氡室的空气，使得腔体1内的氡浓度与氡室内相同。

b、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与半导体探测器3之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的²¹⁸po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层1-3与半导体探测器3之间电压。

c、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与第一环形电极4表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的²¹⁸po衰变计数率，当计数率达到最大值时，停止调节导电层1-3与第一环形电极4表面之间电压。

通过上述方法提高静电场对带正电的²¹⁸po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器3测量得到的²¹⁸po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。

实施例四、本实施例与实施例一相比，不同的是：在绝缘端盖2上，围绕着第一环形电极4，增设有两个环形电极，分别为第二环形电极7及第三环形电极8，第二环形电极7的内圈大于第一环形电极4的外圈，第二环形电极7的外圈小于第三环形电极8的内圈，第三环形电极8的外圈小于d2。

实施例五、本实施例与实施例四相比，不同的是：腔体1内腔高度为15厘米。

实施例六、本实施例与实施例四相比，不同的是：腔体1内腔高度为25厘米。

采用实施例四、实施例五及实施例六所述的测量腔提高静电场对带正电的²¹⁸po的收集效率的方法如下：

a、将腔体1上的进气管1-2与氡室连接，半导体探测器3、腔体1内壁的导电层1-3及第一环形电极4的接线柱4-1、第二环形电极7的接线柱7-1、第三环形电极8的接线柱8-1分别通过导线与高压模块6连接，采样泵5与腔体1上的出气管1-1连接，开启采样泵5，引入氡室的空气，使得腔体1内的氡浓度与氡室内相同。

b、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与半导体探测器3之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的²¹⁸po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层1-3与半导体探测器3之间电压。

c、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与第一环形电极4表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的²¹⁸po衰变计数率，当计数率达到最大值时，停止调节导电层1-3与第一环形电极4表面之间电压。

d、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与第二环形电极7表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的²¹⁸po衰变计数率，当计数率达到最大值时，停止调节导电层1-3与第二环形电极7表面之间电压。

e、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与环形电极8表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的²¹⁸po衰变计数率，当计数率达到最大值时，停止调节导电层1-3与第三环形电极8表面之间电压。

通过上述方法能进一步提高静电场对带正电的²¹⁸po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器3测量得到的²¹⁸po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。